植物应对干旱胁迫的阶段性策略

干旱是影响植物生存、生长和分布的最重要的非生物胁迫之一,全球暖干化将加剧干旱胁迫.植物对干旱胁迫的响应和适应机制一直是
学术研究的热点领域.本文综述了植物应对干旱胁迫的生长和生理响应,在已有的研究结果基础上,提出了植物应对干旱胁迫的阶段性响应策略.从干旱开始到干旱致死,植物经历了干旱开始-轻度干旱-中度干旱-严重干旱-极端干旱5个阶段,分别对应着应激响应-主动适应-被动适应3种响应方式和适应机制.不同阶段中植物抗旱机制的核心任务不同.最后提出了研究植物阶段性响应策略需要解决的关键科学问题及研究方向.     

内生真菌对植物抗旱性的影响

内生真菌广泛地存在于植物体内,它们在植物体内的生活不会对植物引起任何感病症状,而且内生真菌侵染对植物生长、生物和非生物胁迫抗性很好的促进作用,理解内生真菌在提高植物干旱胁迫耐受性方面的作用和机理对其在缓解植物干旱胁迫中的应用有重要意义。这篇综述介绍了植物内生真菌的多样性、对植物抗旱性的影响及其作用机理等方面的研究进展。内生真菌对植物抗旱性提高的机理包括:干旱耐受、干旱回避和干旱恢复。文中还对以后的研究进行了展望。     

不同光合类型牧草对干旱-复水的光合生理响应及生长适应策略

基于干旱频率增加、强度增大这一全球降水变化背景, 探究干旱-复水条件下不同功能群(C₃和C₄)植物的光合生理响应及生长适应策略有助于预测降水格局变化条件下草地的植被组成和生态系统功能。该研究采用盆栽实验, 以松嫩草地生长的一年生C₃ (4种)和C₄ (3种)牧草为实验材料, 设置了对照、中度干旱和重度干旱3个水分处理水平, 在干旱末期及复水期对植物进行气体交换、生物量和比叶质量的测量。在干旱条件下, 各物种净光合速率和气孔导度均呈下降趋势, 水分利用效率呈上升趋势。干旱对不同植物光合指标的影响存在功能群差异, 随干旱程度的增加C₄植物逐渐丧失光合优势, 重度干旱对C₄植物净光合速率的影响较C₃植物更加明显。由于干旱条件下C₃植物光合固碳主要受气孔限制而C₄植物主要受代谢限制, 因此复水后C₄植物净光合速率恢复速度较C₃植物慢。干旱条件下, 各物种的生物量降低, 根冠比和比叶质量升高, 干旱对C₃植物各生长指标的影响均大于C₄植物; 复水处理后, C₃植物生物量随干旱强度增加呈下降趋势, 而C₄植物的生物量与对照相比无显著差异。     

植物干旱诱导蛋白研究进展

植物在干旱环境下会产生干旱诱导蛋白.干旱诱导蛋白与干旱诱导基因是当前植物逆境生理学研究的热点之一.根据近年的研究进展,本文就干旱诱导蛋白的类型、特性、功能作了简要综述.     

干旱下植物气孔运动的调控

概述了植物气孔对大气干旱和土壤干旱的反应,认为植物气孔对大气干旱的反应并不是一种反馈机制;并就干旱条件下植物气孔运动的水力学和化学信号调控机制进行了简要论述,认为虽然化学信号调控干旱下气孔运动更为广泛,但ABA不是唯一的化学信号,水分关系影响了信号的产生、运转和气孔对信号的敏感性,干旱条件下水力学和化学信号共同调控着植物的气孔运动。     

Drought may be beneficial to the competitive advantage of Amaranthus spinosus

干旱利于刺苋的竞争优势 干旱可以影响入侵植物的生长和土壤酶活性。因此,非常有必要评估干旱背景下入侵植物的竞争优势以及入侵植物和干旱对土壤酶活性的影响。本研究旨在分析干旱背景下起源于热带美洲的入侵植物刺苋(Amaranthus spinosus)与本地植物苋菜(Amaranthus tricolor)共存时的竞争优势和土壤酶活性。通过栽植实验进行刺苋与苋菜的竞争共栽培,并进行不同水平的干旱处理,即：(i)对照;(ii)轻度干旱;(iii)重度干旱。实验结束后测定两种苋属植物的功能性状、渗透调节、抗氧化酶活性以及土壤pH、电导率、土壤微生物生物量碳含量和土壤酶活性。干旱背景下,刺苋的相对竞争强度和相对优势度均高于苋菜。因此,干旱利于刺苋的竞争优势。干旱背景下,刺苋的土壤水溶性盐含量和蔗糖水解能力均大于苋菜。而较高的土壤水溶性盐含量和蔗糖水解能力利于刺苋对养分的获取和利用。     

植物干旱胁迫响应机制研究进展——从表型到分子

干旱胁迫是抑制植物生长发育的主要限制因子之一,植物为适应干旱的外界环境,会依据自身的习性启动响应机制。从植物外部形态、生理代谢、生化过程、细胞及分子水平的变化阐述了植物对干旱胁迫的响应机制,详细阐述了生理及分子水平的响应机制,并对分子和遗传水平的响应机制和植物抗旱性关系的未来研究方向提出了展望,以期为植物抗逆性及遗传育种研究提供参考。     

植物体内干旱信号的传递与基因表达

干旱是严重影响植物生长发育的重要环境胁迫因子之一。干旱能影响植物的水分状态,使植物缺水遭受伤害。近年来,相继从拟南芥等植物中克隆出了一些受干旱诱导的基因,如蛋白激酶基因、光合基因、渗透调节基因、功能蛋白基因（如LEA基因）等。干旱等胁迫信号经历一系列的传递过程,最后诱导这些特定基因的表达。在植物体中,可能存在依赖ABA型和不依赖ABA型两条干旱信号的传递途径。近年来从高等植物中分离出一系列调控干旱相关基因表达的转录因子,通过转录因子之间以及与其它相关蛋白之间的相互作用,激活或抑制干旱等胁迫因子诱导的基因表达。     

植物感应干旱信号的机制

干旱导致渗透胁迫，是造成作物减产的主要自然灾害。自达尔文时代，科学家开始探索植物感知和应答干旱胁迫的机制。现已阐明胁迫激素脱落酸信号途径，并逐步获得植物感知干旱和渗透胁迫的一些线索。本文总结了近年来干旱和渗透信号在植物中感知和传导的研究进展，对干旱胁迫可能的输入信号以及植物潜在的感知方式进行阐述，并提出了干旱胁迫信号研究中尚需解决的核心科学问题，期望为解析植物干旱信号感知和作物抗逆遗传改良提供线索。     

Native woody legumes respond more negatively to extreme drought than invasive ones

本地木本豆科植物比外来入侵木本豆科植物对极端干旱事件的负面响应更强 植物入侵可能会受到极端干旱事件增加和大气氮沉降的影响。然而,极端干旱、氮沉降及其相互作用如何影响外来木本豆科植物的成功入侵尚不清楚。本研究选取3种入侵木本豆科植物和3种本地木本豆科植物,开展温室控制实验。分别将这些植物种植在不同干旱处理(极端干旱和对照)和不同氮水平(低氮和高氮)下,然后对比分析两类植物的株高、叶片数、生物量以及根质量分数的差异。研究结果表明,极端干旱对本地木本豆科植物生长的抑制效应强于入侵木本豆科植物。尽管土壤氮素有效性的增加降低了植物的根质量分数,但这并不影响植物的整体表现。入侵木本豆科植物比本地木本豆科植物更能耐受长期极端干旱的负面效应。本研究加深了我们对气候变化导致的干旱事件如何影响外来木本豆科植物入侵的了解。     

香港西贡牛尾海邻近岛屿野生植物资源的初步研究

作者通过野外调查,报道了香港西贡牛尾海邻近岛屿的植被概况和物种多样性。结果表明:该地区共有维管束植物108科254属345种。作者将其植物资源按用途分为10类:药用植物、观赏植物、材用植物、纤维植物、油脂植物、饲用植物、有毒植物、食用植物、鞣料植物和芳香植物,并论述了各类资源植物的主要种类。并对合理开发、利用和保护该地区植物资源提出了建议。     

福建闽江源自然保护区野生经济植物资源

闽江源自然保护区位于福建省建宁县。区内有野生维管束植物168科635属1058种20亚种(或变种),按其经济用途分为11类,即纤维植物、鞣料植物、芳香植物、油脂植物、淀粉植物、观赏植物、蜜源植物、树脂及胶用植物、色素植物、药用植物和国家重点保护的珍稀濒危植物。本文还分析各属的区系成分,并对保护区植物资源的利用提出建议。     

植物园植物资源保育之创新

植物资源是植物园存在和发展的基础,植物资源保育是植物园最基本的工作。以往的植物资源保育工作主要包括植物资源日常管护、繁殖和资源保育研究,此模式的局限性随着植物园的发展或植物园面临越来越多的挑战而日显突出。植物资源保育之创新,首先是拟保育资源的系统性选择,其次是已保育资源的运用,包括植物资源的基础研究与应用研究、开发与推广应用以及科普利用。     

湖北大洪山野生植物资源调查研究

大洪山位于湖北省中北部,地处中纬度北亚热带季风气候带,植物种类非常丰富。初步统计大洪山共有野生资源植物1137种,隶属于132科、529属。对大洪山的野生植物资源按其性质和用途分为观赏植物、能源植物、药用植物、油脂植物、蜜源植物、纤维植物、淀粉及糖类植物、芳香植物、鞣料植物、饲用植物、土农药植物、树脂及树胶植物,并对其进行了统计和分析。文中列举了一些有代表性、经济价值较高的植物种类,分析了该地区野生植物资源的特点及存在问题,提出了合理开发利用植物资源的建议。     

高原湿地纳帕海水生植物群落分布格局及变化

采用3S技术与植物群落研究法,对高原湿地纳帕海24a来的湿地植物群落分布格局及变化的研究结果表明：与24a前水生植物群落相比较。纳帕海水生植物群落类型、数量改变,原生群落不断减少或消失,耐污、喜富营养类群如水葱群落（Com．Scirpus tabernaemontani）、茭草群落（Com．Zizania caduciflora）、穗状狐尾藻群落（Com．Myriophyllum spicatum）、满江红（Com．Azolla imbricata）群落等大量出现;群落总数由24a前的9个增至当前的12个,其中挺水植物群落增加2个,浮叶植物群落增加1个,挺水植物群落增幅最大。由东向西、由南向北,纳帕海水生植物群落分布大致呈现出浮叶群落、挺水群落、沉水群落斑块状依次配置的水平格局规律。挺水植物群落分布面积最大,达528．42hm^2,其次是沉水植物群落,分布面积为362．50hm^2,浮叶植物群落分布面积最小,为70．23hm^2。随沉水群落、浮叶群落向挺水群落的演替,群落伴生种数量增加、优势种优势度减小、层次类型改变,群落结构变得更为复杂。纳帕海湿地水生植物群落分布格局及变化是对湿地环境变化的响应,表明了在人为干扰作用影响下,纳帕海湖岸线内移、水量减少、水质恶化等湿地水文条件的改变,致使湿地生态系统功能不断退化。     

生物逆境和共生状态下植物的蛋白质组学研究

蛋白质组技术已广泛应用于植物遗传、发育和生理生态等诸多生物学领域,主要研究植物的遗传多样性、植物发育、组织分化、植物对非生物逆境(包括高温、低温、高盐和干旱等)和生物逆境(病虫害)的适应机制和植物与微生物(根瘤共生体)相互作用机制。本文综述了微生物与植物互作的蛋白质组研究进展,包括有害和有益的相互作用,同时对植物蛋白质组学的发展前景进行了讨论。     

Functional traits determine plant co-occurrence more than environment or evolutionary relatedness in global drylands

Plant–plant interactions are driven by environmental conditions, evolutionary relationships (ER) and the functional traits of the plants involved. However, studies addressing the relative importance of these drivers are rare, but crucial to improve our predictions of the effects of plant–plant interactions on plant communities and of how they respond to differing environmental conditions. To analyze the relative importance of – and interrelationships among – these factors as drivers of plant–plant interactions, we analyzed perennial plant co-occurrence at 106 dryland plant communities established across rainfall gradients in nine countries. We used structural equation modelling to disentangle the relationships between environmental conditions (aridity and soil fertility), functional traits extracted from the literature, and ER, and to assess their relative importance as drivers of the 929 pairwise plant–plant co-occurrence levels measured. Functional traits, specifically facilitated plants’ height and nurse growth form, were of primary importance, and modulated the effect of the environment and ER on plant–plant interactions. Environmental conditions and ER were important mainly for those interactions involving woody and graminoid nurses, respectively. The relative importance of different plant–plant interaction drivers (ER, functional traits, and the environment) varied depending on the region considered, illustrating the difficulty of predicting the outcome of plant–plant interactions at broader spatial scales. In our global-scale study on drylands, plant–plant interactions were more strongly related to functional traits of the species involved than to the environmental variables considered. Thus, moving to a trait-based facilitation/competition approach help to predict that: (1) positive plant–plant interactions are more likely to occur for taller facilitated species in drylands, and (2) plant–plant interactions within woody-dominated ecosystems might be more sensitive to changing environmental conditions than those within grasslands. By providing insights on which species are likely to better perform beneath a given neighbour, our results will also help to succeed in restoration practices involving the use of nurse plants.     

Linking species performance to community structure as affected by UV-B radiation: an attenuation experiment

Aims UV-B radiation is known to affect plant physiology and growth rate in ways that can influence community species composition and structure. Nevertheless, comparatively little is known about how UV-B radiation induced changes in the performance of individual species cascades to affect overall community properties. Because foliage leaves are primarily responsible for photosynthesis and carbon gain and are the major organ that senses and responds to UV-B radiation, we hypothesized that, under reduced UV-B radiation, species with larger leaf areas per plant would manifest higher growth rates and hence tend to improve their community status compared to species with smaller leaf areas per plant in herbaceous plant communities.Methods We tested this hypothesis by examining plant traits (leaf area per plant and plant height), plant growth rate (aboveground biomass per plant and plant biomass per area) and community status (species within-community relative biomass) for 19 common species in a two-year field experiment in an alpine meadow on Tibetan Plateau.Important findings Aboveground biomass per plant, as well as per area, progressively increased in a 39% reduced (relative to ambient) UV-B treatment during the experimental period. At the second year, 11 out of 19 species significantly or marginally significantly increased their plant height, leaf area per plant and aboveground biomass per plant. No species was negatively affected by reducing UV-B. As hypothesized, the increase in aboveground biomass per plant increased with increasing leaf area per plant, as indicated by cross-species regression analysis. Moreover, the change in species within-community status increased with increasing leaf area per plant. Our study demonstrates that UV-B radiation has differential effects on plant growth rate across species and hence significantly affects species composition and plant community structure. We suggest that UV-B radiation is an ecological factor structuring plant communities particularly in alpine and polar areas.     

21世纪植物化学生态学前沿领域

植物和其它有机体通过次生物质为媒介的化学作用关系近年引入注目,其中植物的诱导化学防御,植物的化学通讯,植物次生物质和进化的关系,植物与人类的化学关系和海洋植物化学生态学是21世纪植物化学生态学值得关注的前沿领域。植物化学生态学前沿领域的进展将为实现21世纪的持续,发展是在生态安全条件下提高农业产量并达到对病虫草害的有效控制方面具有重要意义。     

The role of experience in plant foraging by the aphid parasitoidDiaeretiella rapae (Hymenoptera: Aphidiidae)

Experiments were conducted to test the hypothesis that plant learning by a relative plant-specialist parasitoid wasp should influence the probability of orienting to plant odors (plant finding) and the duration of searching on a plant after landing (plant examining). The insect tested was Diaeretiella rapaeM'Intosh (Hymenoptera: Aphidiidae), a parasitoid wasp that usually attacks aphids on cruciferous plants, but occasionally on other plants. Laboratory experiments using collard as the cruciferous plant and potato as the novel plant demonstrated that postemergence (adult) plant experience affected plant examining only on the less preferred plant, potato, and was reversible and relatively long-term (that is, lasted >2 days). Postemergence experience with potato did not increase orientation to potato odor in a wind tunnel, but postemergence experience with collard resulted in a trend of increased likelihood of flying to collard odor. Preemergence treatments affected plant finding but not plant examining.